天気予報ガジェットの制作を通じてPythonを勉強するための資料です。RaspberryPi上で、インターネットから天気予報情報を取得し、それにしたがってLEDを点灯させるPythonコードを解説しています。

1. 天気予報ガジェットを作りな
がら、Pythonを勉強しよう
＠Fablab北加賀屋
2016/1/30
八登浩紀

2. FabLabとは？
• パーソナル・ファブリケーションに必要な機材を備
えた、実験的な市民工房のネットワークです。
• ファブラボ憲章にのっとり、”Do It With
Others(DIWO)”, ”Learn Make Share”を実践する場
として機能しています。
• 詳しくは、以下のページをご参照ください。
http://fablabkitakagaya.org/whatsfablab_page/

3. えんやとは？
• ファブラボ北加賀屋の電子工作チームの名前です。
• 現在は以下の3チームにゆるく分かれて活動しています
• Arduino
• RaspberryPi → 今日はこれ。
• mbed
• えんやのfacebookページがありますので、ぜひご参加ください。
https://www.facebook.com/groups/391695280989870/

4. ものづくりとプログラミング
• なぜものづくりにプログラミングが必要なの？
• 情報の入力
← センサー、インターネットなど
• 情報の加工
← プログラミング
• 情報の出力
← LED、サーボモーター、インターネットなど

5. Pythonとは？
• スクリプト型の言語で、コンパイルなしで実行でき
る言語です。
• 科学技術計算に強く、CADソフトなどのスクリプ
トとしてもよく用いられます（例：Rhinoceros）
• Raspberry Pi上で動作するRaspbianという
OS(Linux)の標準言語です。

6. なぜPythonか？
• ユーザーが多いです。
www.tiobe.com/index.php/content/paperinfo/tpci/index.html
• 機能としてコンパクトで習得がしやすいと言われて
います。
• ライブラリが充実していて、機能拡張が容易です
（例：文字列処理、ネット処理、数式処理など）
• どんなOS上でも使えます(マルチプラットフォーム
)

7. Pythonの言語仕様
• ガベージコレクタによる自動メモリ管理
• 手続き型、オブジェクト指向、関数型など、色々な
書き方のコーディングができる(マルチパラダイム)
• 変数の型は自動的に決定される（動的型付け）
• 変数の型チェックが自動で行われる（強い型付け）

8. Raspberry Piとは？
• PCライクなマイコンボード。
• キーボード、マウス、モニターを繋いで普通のPC
のように使えます。ネット接続も容易です。
• GPIO出力により電子回路に組み込めます。
• OSはLinux(Raspbian), Windows IoT Coreなど。

9. Raspberry Piのラインナップ
• Raspberry Pi：初代ラズパイ
• Raspberry Pi 2：CPU4コア+メモリ1GBで
性能強化したラズパイ
• Raspberry Pi Zero：5ドルの小さなラズパイ
• スペックは以下を参照。
https://ja.wikipedia.org/wiki/Raspberry_Pi

10. 今回の目標：Pythonと
Raspberry Piで天気予報ガジ
ェットを作ろう！

11. 天気予報ガジェットの仕組み
Internet
天気予報情報の取得
ラズパイ
天気予報情報の処理
LED点灯信号の出力
ブレッドボードLED

12. Pythonを勉強しよう

13. RaspberryPiに
ログインしてみよう
• Windows
• 方法1:SSH
1. TeraTermをインストール
2. TeraTermで以下のサーバにsshで接続
192.168.0.99
ユーザー名: pi, パスワード: raspberry
• 方法2:VNC
1. UltraVNCをインストール
2. VNCで以下のサーバに接続
192.168.0.99:5901 パスワード：raspberry

14. RaspberryPiに
ログインしてみよう
• Mac
• 方法１：SSH
ターミナルからsshで以下のサーバにアクセス
ssh pi@192.168.0.99
パスワード: raspberry
• 方法２：VNC
Finder→メニューバーの移動→サーバへ接続
サーバアドレス：vnc://pi@192.168.0.99:5901/
パスワード：raspberry

15. Pythonの基本文法

16. 四則演算
• ２.2＋5.6
• ３−１
• ３.1＊４.2
• ３/４
• (3+4)*10/3

17. 変数と型
• x = 4
• y = “Python”
• z = True
• x = “Test” + 5
• y = “Test” + “Python”

18. 文字列、入出力、コメント
• len(“Python”)
• “Python” * 10
• print(“Python”)（３.系） print “Python”（２.系）
• temp = input(“Temperature is: “)
• # ここはコメントです

19. 条件比較
• 2 == 2, 3 != 10
• “Python” == “Ruby”
• 3 >= 10, 3 < 10
• not x == 2
• “P” in “Python”, “1” not in “Python”
• x > 3 and y > 2, x > 3 or z < 2

20. 条件分岐とインデント
• if x >= 20:
print(“large”)
elif x > 5:
print(“medium”)
else:
print(“small”)
• if “Python” in “PythonPython”:
print(“true”)
• if x > 10 and y > 5:
print(“Large”)

21. リスト
• list = [ 10, 20, 30, “Python”, “RasPi” ]
list[1], list[-1]
len(list)
list[2:4], list[-4:-2], list[1:]
• list.append(100)
• list.remove(“Python”)
• list.reverse()
• numbers = [ 5, 3, 10, 2]
numbers.sort()
max(numbers), min(numbers)

22. 辞書型
• a = { ‘First’:”Python”, ‘Second’:”Raspberry Pi” }
a[‘First’]
• b = {‘First’:”Python”, “Second”:[1,2,3,4,5]}
b[‘Second’][2]

23. ループ
• for member in list:
print(member)
• for i in range(10):
print(i)
• x = 0
while x < 10:
print(x)
x = x + 1

24. 関数
• def sum(a, b):
return a + b
sum(10, 20)
• def multiple(a,b=10):
return a*b
multiple(5)
multiple(5,4)

25. モジュール、ライブラリ
• import math
math.sqrt(5)
• from math import sqrt
sqrt(5)
• from math import *
sin(pi/2)
• import RPi.GPIO as GPIO

26. PythonでLチカしてみよう
• ブレッドボード
GND
電源ライン
1列が
導通している

27. PythonでLチカしてみよう
http://raspi.tv/2014/rpi-gpio-quick-reference-updated-for-raspberry-pi-bから引用

28. PythonでLチカしてみよう
#!/use/bin/python3
# -*- coding: utf-8 -*-
# モジュールのロード
import time
import RPi.GPIO as GPIO
# GPIOの設定
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
# 出力LEDのGPIOピン番号
GPIO_LED = 17
# GPIOのピン番号を出力に設定
GPIO.setup(GPIO_LED, GPIO.OUT)
try:
while(1):
GPIO.output(GPIO_LED, GPIO.HIGH)
time.sleep(1)
GPIO.output(GPIO_LED, GPIO.LOW)
time.sleep(1)
except KeyboardInterrupt:
pass
# GPIOの終了処理
GPIO.cleanup()

29. 天気予報ガジェットの
プログラムを見ていこう

30. 天気予報ガジェットの仕様
• インターネットから一週間分の天気予報情報を取得
します → OpenWeatherMap、Webからの情報
取得
• 天気予報情報から、6時、12時、18時の天気情報を
取り出します → JSON、正規表現
• 分からない部分はWebを検索すればだいたい見つか
ります！

31. 天気予報ガジェットの仕様
• 各時間の天気に応じて以下のようにLEDを光らせる
→ RPi.GPIO
晴れ：消灯
曇り：暗く点灯
雨、雪：明るく点灯

32. OpenWeatherMap
• http://openweathermap.org/
• APIで世界の各都市の天気を取得できる
• 現在の天気と、5日間・3時間ごとの天気を取得可能
• フリーなら、1分60回、1日50,000回まで取得可能
• 以下のURLにアクセスすると、5日分の天気予報情報が返ってく
る
http://api.openweathermap.org/data/2.5/forecast?q=Osaka-
shi,jp&mode=json&appid=4d8be64e277f433755b3db1a42248b0e

33. Webページからの情報取得
• URLを指定して、そのURLにアクセスしたときに返ってく
る情報（ブラウザに表示されるのと同じもの。）を取得で
きます。
• 使用例：
import urllib.request
response = urllib.request.urlopen(url)
encoding = response.headers.get_content_charset()
line = response.read().decode(encoding)

34. JSON
• 表示の仕様：http://openweathermap.org/forecast5
• Webで情報をやりとりするための形式です。
• 決まった構造を取るので、ライブラリで簡単にPythonの
辞書型に変更して、情報を取得することができます。
• 使用例：
decode = json.loads(line)
dt_txt = decode[‘list'][0]['dt_txt']

35. 正規表現
• 文字列を処理するための手法です。
• 文字列の中から、条件に合う部分を抽出できます。
• 使用例：
import re
pattern = re.compile(r'd+')
dt_txt=“2014-07-23 09:00:00”
strlist = pattern.findall(dt_txt)
strlist[0]：”2014”, strlist[1]：”07”, …
• http://www.geocities.jp/m_hiroi/light/python04.html

36. お天気予報ガジェットのプロ
グラム
• 実際のコードを見ながら説明します。

37. Pythonの学び方
• Codeacademy（英語）
https://www.codecademy.com/
• ドットインストール（日本語）
http://dotinstall.com/lessons/basic_python_v2
• Jessica McKellar
http://pyvideo.org/video/1850/a-hands-on-
introduction-to-python-for-beginning-p

38. ご静聴ありがとうござい
ました。